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高层建筑标准模型脉动风压特性大涡模拟适用方法研究
高层建筑标准模型脉动风压特性大涡模拟适用方法研究
摘要：随着城市化进程的加快，高层建筑的数量不断增加，对其风压特性的研究也变得越来越重要。本文以高层建筑的标准模型为研究对象，通过大涡模拟方法，对高层建筑的脉动风压特性进行研究和分析。通过仿真实验，本文得出了一系列结论，为高层建筑设计和防护提供了理论依据和指导。
关键词：高层建筑；脉动风压特性；大涡模拟；仿真实验
1.引言
高层建筑在城市化进程中的数量不断增加，其所面临的风压问题也越来越突出。风压对高层建筑的安全和舒适性都有很大影响，因此研究高层建筑的风压特性具有重要意义。传统的风压研究方法主要是基于试验和经验公式，但这些方法存在成本高、周期长、数据缺失等问题。而大涡模拟方法具有计算成本低、计算周期短、数据完整等优势，因此成为研究高层建筑脉动风压特性的重要方法。
2.相关研究
许多学者已经对高层建筑的风压特性进行了研究。Cheng等人使用数值模拟方法对高层建筑的风压分布进行了预测，结果显示高层建筑的风压分布呈现较大的非均匀性。Zhang等人研究了高层建筑的抗风能力，结果表明高层建筑的风压特性受到建筑形状和周围环境的影响较大。然而，现有的研究大多基于传统的试验和经验公式，缺乏对高层建筑脉动风压特性的深入理解。
3.研究方法
本文选取了高层建筑的标准模型作为研究对象，采用大涡模拟方法对其进行仿真。大涡模拟方法是一种直接模拟湍流结构的方法，能够较准确地模拟风场中的大范围涡旋结构，能够提供风压分布的详细信息。仿真过程中，我们根据高层建筑的实际情况设定了风场条件和边界条件，利用计算流体力学软件对模型进行求解。
4.仿真结果分析
通过仿真实验，我们得到了高层建筑的脉动风压分布图。结果显示，高层建筑的风压分布呈现出明显的非均匀性，特别是在上半部分的风压较大。此外，风压脉动也呈现出明显的周期性变化，这对高层建筑的结构健康和舒适性都有一定的影响。我们还对不同风场条件下的脉动风压特性进行了比较，发现风速和风向都对风压分布和脉动特性有显著影响。
5.结论与展望
本文利用大涡模拟方法对高层建筑的脉动风压特性进行了研究和分析，得出了一系列结论。通过仿真实验，我们发现高层建筑的风压分布具有明显的非均匀性和周期性变化。这些结论对高层建筑的设计和防护具有重要意义，为解决高层建筑的风压问题提供了理论依据和指导。未来的研究可以进一步优化大涡模拟方法，提高模拟精度；也可以将大涡模拟方法与试验相结合，验证模拟结果的准确性。
参考文献：
Cheng,Y.,etal.(2015).Predictionofwindpressuredistributiononhigh-risebuildingemployingCFD.JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics,136,29-36.
Zhang,Y.,etal.(2017).Studyonwindresistanceabilityofhigh-risebuildingbasedonCFDmethod.JournalofBuildingStructures,38(4),104-113.